工程专业认证背景下化工设计课程教学改革探索

杨欣+韩媛媛+翁连进+甘林火

摘要：化工设计是化学工程与工艺专业的核心课程，具有较强的综合性和实践性，其教学效果对培养高素质工程技术人才起着重要作用。以华侨大学化工设计课程为例，探讨了完善课程体系建设、改善教学方式、强化计算机应用以及实践训练，以促进化工设计课程的教学改革。

关键词：工程教育；专业认证；化工设计；教学改革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）25-0107-02

新世纪以来，随着我国高校的扩招，中国培养的工科类毕业生的总量逐年增加，我国已经成为高等工程教育大国。据统计，我国工科专业毕业生占总体毕业生总量的比例已经接近1/3，占世界工科毕业生总数的比例也已超过1/3。然而，我国工科毕业生仅有一成能够快速胜任工作，而美国可以达到八成左右[1]。事实证明我们现行的工科高等教育与社会需求存在较大脱节，学生实践和创新能力薄弱的问题凸显。为推进我国化学工程与工艺专业本科教育改革，建设更合理的化学工程与工艺专业教育体系，化学工程与工艺专业的工程认证工作已于2006年正式启动。2016年6月2日，在马来西亚吉隆坡举行的国际工程联盟大会上，我国成为《华盛顿协议》第18个正式成员，使我国高等工程教育质量保障体系得到国际认可[2]。目前，我校已经向中国工程教育专业认证协会提交了化学工程与工艺专业认证申请，积极准备该专业的工程教育认证工作。《化工设计》是化工过程开发中科技转化为生产力的重要环节，作为化学工程与工艺专业的主干课程，具有很强的工程实践性。《化工设计》是指设计一系列的单元操作及设备，并将其合理地串联和组合起来，进而实现从化工原料到化工产品的转变，涉及的基础专业知识广泛，可认为是对整个化学工程与工艺专业课程的总结与综合运用[3]。因此，《化工设计》课程掌握的好坏对培养优秀化工人才起着至关重要的作用。然而，目前我国高校《化工设计》课程教学思想和教学手段还相对较为陈旧，学生难以得到应有的训练和培养，无法满足社会对高层次的化工人才的要求。我校地处经济特区福建省厦门市，目前石化产业已经跃升为福建三大支柱产业之一[4]，为地方经济发展培养高素质的化工专业人才已成为我校今后发展的重要任务之一。基于《化工设计》课程在培养化工人才中所起的重要作用，改变落后的传统教学方法和模式亟待进行。针对我校《化工设计》课程开设的情况，提出以下几点课程教学改革意见与措施。

一、精选课程内容，完善课程体系建设

《化工设计》是一门综合性课程，涉及的专业基础知识范围广，它要求学生具备四大基础化学知识的同时，必须掌握《化工原理》、《化工仪表及自动化》、《化工热力学》、《化工工艺学》、《化工分离工程》和《化学反应工程》等课程的专业知识。鉴于课程内容的丰富性、复杂性与教学学时限制的矛盾，选择一本合适的教材并结合本校教学实际对教学内容进行适当调整显得尤为重要。考虑到我校《化工设计》理论课只有2个学分，选择教育部高等学校化学工程与工艺专业教学指导委员会推荐教材——李国庭等编著、化学工业出版社出版的《化工设计概论》作为本课程教学的教材。在具体的教学内容上还要结合相关课程（如《化工原理》、《化工原理课程设计》和《化工技术经济分析》等）的讲授情况进行选择和取舍。例如，对《化工原理》和《化工原理课程设计》等课程已重点讲授的化工设备（如换热器、精馏塔、过滤机等）的设计与选型仅做简单介绍，而化工设计概算和技术经济这部分内容由于与《化工技术经济分析》课程重合，则由学生自学。相反，对教材中未专门提及的固定床反应器、流化床反应器的设计则加以补充介绍。为了满足工程教育认证的要求，在《化工设计》相关的课程体系建设方面，在大三上学期开设《化工原理一》、《化工技术经济分析》、《化工仪表与自动化》、《化工热力学》、《计算机在化工中的应用》等课程；在大三下学期开设《化工原理二》、《化工分离工程》、《化学反应工程》、《化工过程分析与合成》、《化工安全与环保》等课程；在大四上学期开设《化工设计》和《化工过程课程设计》课程；在大四下学期开设《毕业设计》。其中，《化工设计》课程进行化工设计程序、化工设备选型和计算、车间设计、非工艺专业设计、工程经济学和施工图设计等内容的教学，侧重于与化工设计相关的理论知识的串联与综合。而《化工过程课程设计》和《毕业设计》，则更为强调实践性，学生将综合运用学到的知识，利用计算机软件完成一个具体的、完整的化工设计任务。

二、改善课堂教学形式，加强教师和学生的交流及学生之间的交流

传统的课堂教学通常采用“教师讲、学生听”这种模式，学生缺乏学习的积极主动性，不利于学生终身学习能力、社会适应能力和创新能力的培养和提高。我校在《化工设计》课程教学过程中，根据教学进度，在可行性研究和工艺路线选择等环节，拟定若干个不同的题目，学生5人为一组，选择一个题目并围绕各主题进行资料查找、分析与讨论。工作完成后，各小组通过PPT展示介绍本组的设计工作，其他同学积极参加讨论，分析该工艺过程的优缺点并提出改进意见，最后由任课教师进行总结。通过这种教学形式，较大程度地提高了学生的主观能动性，增强了学生分析问题和解决问题的能力，学生的工程实践能力和团结协作能力也得到了锻炼和提高。

三、强化计算机在化工设计中的应用

当前，计算机在化工设计中已成为一种不可或缺的基本工具。在化工设计过程中，工艺过程的设计、设备的设计计算、3D工厂设计、工艺流程图的绘制均离不开计算机。我校在《计算机在化工中的应用》课程中重点介绍运用AutoCAD软件进行工艺流程图的设计、运用Excel软件进行化工过程的物料衡算和能量衡算、运用ASPEN Plus进行流程模拟。而利用CADWorx软件进行3D工厂设计则是在参加全国化工设计大赛以及《化工过程课程设计》中得到实际应用。

四、加强化工设计实践训练，理论联系实际

为了提高学生的化工设计实践能力，我校主要采取了以下三点措施：（1）在《化工设计》理论课36学时完成后，新增《化工过程课程设计》课程，让学生学会运用先进的设计软件进行化工设计，完成一个完整的化工设计任务，为毕业后从事工程设计打下良好的基础。（2）在实践教学环节中，为了提高化学工程与工艺专业实习教学质量，我校于2015年底购置了“氧化降解壳聚糖制备壳寡糖综合生产线”实训系统。通过现实的设备和车间的展示，学生对课本中学到的理论知识和工艺流程加深了理解，工程意识也得到了进一步提高。此外，我校与福建福维股份有限公司、福建聯合石化有限公司等大中型化工企业签订了实习协议，除带领学生进厂实习外，还邀请了企业高级工程师进行化工设计专题讲座。（3）积极组织学生参加全国大学生化工设计竞赛。学院以化工设计大赛为契机，成立了丁达尔化工设计训练营，专门为训练营建立了设计工作室，并配备了高配置的电脑，购买了Aspen和CADWorx正版软件。通过这些举措，为学生提高工程设计能力、展示才能提供了舞台，同时也有利于加强师生间以及高、低年级学生间的学习交流。近三年来，我校共获得化工设计大赛全国一等奖1次，全国二等奖3次，全国三等奖1次，华南赛区特等奖2次。

工程教育專业认证的开展对化学工程与工艺专业的发展是机遇，也是挑战，也是全面提升化学工程与工艺专业工程教育水平的一次契机。只有深切领会工程认证理念，优化课程体系、提升教学方法、强化实践训练，才能使我国的化学工程与工艺专业教育真正与世界工程教育接轨。

参考文献：

[1]陈文松.工程教育专业认证及其对高等工程教育的影响[J].高教论坛，2011，（7）：29-32.

[2]何菁菁.我国工程教育实现国际多边互认[N].中国教育报，2016-06-03（1）.

[3]李国庭，陈焕章，黄文焕.化工设计概论[M].北京：化学工业出版社，2008.

[4]罗阿华.福建：临港石化产业集群加速崛起[N].中国化工报，2015-06-16（1）.

Teaching Reform of Chemical Engineering Design Based on Engineering Education Professional Accreditation

YANG Xin，HAN Yuan-yuan，WENG Lian-jin，GAN Lin-huo

（School of Chemical Engineering & Technology，Huaqiao University，Xiamen，Fujian 361021，China）

Abstract：Chemical engineering design is a core curriculum of chemical engineering and technology，charactered with strong comprehensive application. It plays an important role to cultivate high-quality engineering and technical talents. Taking the course teaching of chemical engineering design of Huaqiao University as example，the construction of course structure，improving teaching methods，strengthening computer application and practice training were discussed，which could promote the teaching reform of chemical engineering design.

Key words：engineering education；professional accreditation；chemical engineering design；teaching reform